(57)【要約】【課題】  印刷法では位置ずれが生じるため、絶縁膜を介して下部電極と上部電極が良く位置合せされた電極基板を形成できなかった。位置合わせのためにフォトマスクを使用すると、飛躍的にコストが向上した。【解決手段】  本発明は、下部電極をフォトマスクに利用して、上部電極との位置あわせを行うため、印刷法を用いても位置ずれが発生しない。このため、有機半導体を用いたフレキシブル基板などの半導体装置が印刷法を用いて安価に形成できる。【選択図】  図３
2006269709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料基板上に、有機半導体で構成されたチャネル部と、前記チャネル部に接した透光性絶縁膜と、前記絶縁膜に接した不透光性のゲート電極と、前記チャネル部で離間された１対のソース及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、フォトレジスト層に対して前記ゲート電極をマスク領域とした、前記基板裏面からの露光によるフォトリソグラフィにより、前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部が設定されることを特徴とする有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記チャネル部、前記絶縁膜、前記ゲート電極、前記ソース及びドレイン電極が印刷法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部を設定する為の前記フォトリソグラフィの工程は、
透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を少なくとも覆ってゲート絶縁膜を形成する工程と、
少なくともチャネル領域に対応する領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記透光性基板側より露光する工程と、
前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程と、
前記現像後残存するフォトレジスト膜を、少なくとも覆って電極材料層を形成する工程と、
チャネル部を形成する為の有機半導体層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記有機半導体膜を形成する工程が、前記電極材料層を形成する工程より前になされることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記有機半導体膜を形成する工程が、前記電極材料層を形成する工程より後になされることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
不透光性のゲート電極を形成する工程、前記ゲート絶縁膜を形成する工程、前記少なくとも前記ゲート絶縁膜上に電極材料層を形成する工程のいずれもが、印刷法を用いてなされることを特徴とする有機半導体膜を有する請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記透光性基板が、フレキシブルな基板であることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記透光性基板が珪素化合物からなることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記透光性基板が有機化合物からなることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記透光性基板裏面からの露光光が、高圧水銀灯ｇ線（４３６ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるフォトレジストが高圧水銀灯ｇ線（４３６ｎｍ）に感度を有することを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記透光性基板基板裏面からの露光光が、高圧水銀灯ｉ線（３６５ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストが高圧水銀灯ｉ線（３６５ｎｍ）に感度を有することを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記透光性基板裏面からの露光光が、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストがＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）に感度を有することを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記透光性基板裏面からの露光光が、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストがＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）に感度を有することを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記印刷法が、インクジェット法、マイクロディスペンス法、及び転写法の群のうち少なくとも１種類を使用することを特徴とする請求項４に記載の有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程、
前記ゲート電極を少なくとも覆ってゲート絶縁膜を形成する工程、
少なくともチャネル領域に対応する領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程、
前記透光性基板側より露光する工程、
前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程、
前記現像後残存するフォトレジスト膜を少なくとも覆って、電極材料層を形成する工程、
前記現像後残存するフォトレジスト膜を除去する工程、
チャネル部を形成する為の有機半導体層を形成する工程、を有することを特徴とする有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程、
前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成する工程、
少なくともチャネル領域に対応するの領域を含んで有機半導体層を形成する工程、
前記有機半導体層上に、少なくともチャネル領域に対応するの領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程、
前記透光性基板側より露光する工程、
前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程、
前記現像後残存するフォトレジスト膜を少なくとも覆って、電極材料層を形成する工程、を有することを特徴とする有機半導体膜を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）装置を有する表示装置の様々な研究開発が行われている。このＴＦＴは、低消費電力・省スペースであるため、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡなどの携帯装置の表示装置駆動用トランジスタとして使用され始めている。このようなＴＦＴは、これまで結晶質シリコンや非晶質シリコンを代表とする無機半導体材料により大部分が作製されている。これは、従来の半導体装置の製造工程・製造技術を用いて作製できるメリットがあるためである。しかしながら、半導体製造工程を用いる場合、半導体膜形成時の処理温度が３５０℃以上になるため形成できる基板に制約がある。特に、フレキシブルな基板は、耐熱温度が３５０℃以下のものが多く通常の半導体製造工程を用いた無機半導体材料のＴＦＴ作製は困難である。
【０００３】
一方、最近では、低温で作製可能な、有機半導体材料を用いたＴＦＴ装置(有機ＴＦＴと略称する)の研究開発が進められている。有機ＴＦＴは、有機半導体膜が低温形成可能であるため、プラスチックなどのフレキシブルに曲がる基板上への形成も可能となる。そのため、従来に無いフレキシブルな新デバイスの作製が可能となる。
【０００４】
有機ＴＦＴを形成する際の有機半導体膜の形成方法としては、有機半導体材料自身に依存し、インクジェットなどの印刷法、回転塗布法、スプレー法、蒸着法、ディッピング法、キャスト法等において最適な方法が用いられている。特に、ペンタセン誘導体等の低分子化合物は蒸着法等で成膜されており、ポリチオフェン誘導体等の高分子化合物は、溶液から成膜される。有機薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する例としては、例えば特開２００４−８００２６号公報などをあげることが出来る（特許文献１）。この例では、毛細管現象を用いて有機半導体材料の使用量を抑える工夫をなしている。
【０００５】
最近では、さらに成膜方法が発達し、インクジェット、マイクロディスペンス、転写法などに代表される印刷工程を用いることによって、無駄なく少量の有機半導体材料でＴＦＴのチャネル部を作製し更なる低価格化の研究開発が進められている。加えて、電極や配線部も印刷により作製する研究開発も行われ始めている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８００２６号公報（選択図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の様に、印刷技術を用いるＴＦＴ製法は、低価格化できる特徴がある。しかし、現在の通常の印刷技術では位置精度が２０μｍ程度であり、最新の技術を用いても数μｍ程度である。これに制限され、微細なパタンを有するＴＦＴの作製は困難となる。特に、ゲート電極（下部電極）とソース／ドレイン電極（上部電極）の位置ずれが起こると、有機半導体の移動度の低下などの問題を引き起こしてしまう。この位置ずれは、インクジェット法では、ノズルから噴出した材料が基板までに飛翔する際に起こるといわれている。転写法では、転写ロールから基板へ材料を転写する際に起こるといわれている。
【０００８】
現在の作成方法は、有機半導体膜形成、配線工程などは印刷工程、絶縁膜形成やコンタクトホール形成などは従来の半導体工程、電極形成は印刷もしくは従来の半導体工程を用いている。この場合、両方式の組み合わせであるため、フォトリソグラフィ関連装置、印刷装置、成膜装置、エッチング装置等作製装置が多岐にわたることや、コンタクトホール形成工程、電極形成工程などにフォトマスクが必要となるために製造コストがかかってしまう。
【０００９】
このような諸問題に対して、本発明の目的は、印刷法のみを用いて、微細なパタン形状を有し、フォトマスクを使用することなくお互いに正確に位置合せされた下部電極と上部電極が絶縁膜を介して自己整合して対峙する電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、特に印刷技術を用いて当該装置が形成され、下部電極をマスクとして裏面からの露光によるフォトリソグラフィ工程とリフトオフ工程を用いることにより上部電極が下部電極と自己整合して配置されている有機薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の代表的な形態の骨子は次の通りである。即ち、上部電極と下部電極の位置合わせ工程のみをフォトマスクを用いないフォトリソグラフィ工程を用い、その他全ての工程を印刷法で形成する製造方法を用いる。透光性の基板を用い、その透光性基板上に導電性材料を用いて印刷、焼成することにより不透光性のゲート電極（下部電極）を作製する。その上に、透光性の絶縁膜、ポジ型フォトレジストを必要な面積に、順次印刷法により積層する。次に、下部電極をマスクとし基板裏面よりフォトレジストを露光する。その後、現像を行うことによって下部電極直上にのみ、レジストパタンが形成できる。この際、レジストパタン形成の際、必要に応じて適切な熱処理を行う。そのレジストパタンをまたがって導電性材料を印刷、焼成する。そして、レジストパタンを剥離することによって、下部電極直上にある導電性材料をレジストパタンと共にリフトオフする。こうして、下部電極と上部電極の精密な位置合わせが可能となる。その後、下部電極直上に有機半導体材料を印刷することによって、有機薄膜トランジスタを形成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、印刷法を用いて、お互いに正確に位置合せされた下部電極と上部電極が絶縁膜を介して対峙する電極を有する有機薄膜トランジスタを有する半導体装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願発明の諸形態を具体的に説明するに先立って、本発明の主な形態並びに使用する具体的材料等につき詳細に説明する。
【００１４】
本発明の骨子は、透光性材料からなる基板上に、有機半導体で構成されたチャネル部と、前記チャネル部に接した透光性材料からなる絶縁膜と、前記絶縁膜に接した不透光性材料からなるゲート電極と、前記チャネル部で離間された１対のソース及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、フォトレジスト層に対して前記ゲート電極をマスク領域とした、前記基板裏面からの露光によるフォトリソグラフィにより、前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部が設定されることを特徴とする。更に、好ましくは、前記チャネル部、前記絶縁膜、前記ゲート電極、前記ソース及びドレイン電極が印刷法により形成されるのが良い。
【００１５】
前記１対のソース及びドレイン両電極のゲート電極側の端部を設定する為のフォトリソグラフィの工程の例を述べれば、次の通りである。即ち、透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を少なくとも覆ってゲート絶縁膜を形成する工程と、少なくともチャネル領域に対応する領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程と、前記透光性基板側より露光する工程と、前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程と、前記現像後残存するフォトレジスト膜を、少なくとも覆って電極材料層を形成する工程と、チャネル部を形成する為の有機半導体層を形成しする工程と、を有する。
【００１６】
この場合、具体的な手順として、代表的には次の２つがある。即ち、第１は、前記有機半導体膜を形成する工程が、前記電極材料層を形成する工程より前になされるものである。第２は、前記有機半導体膜を形成する工程が、前記電極材料層を形成する工程より後になされるものである。
【００１７】
又、不透光性のゲート電極を形成する工程、前記ゲート絶縁膜を形成する工程、前記少なくとも前記ゲート絶縁膜上に電極材料層を形成する工程のいずれもが、印刷法を用いてなされることは、本発明の目的を達成するにより好ましい。
【００１８】
前記透光性基板裏面からの露光に関しては、露光光が高圧水銀灯ｇ線（４３６ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるフォトレジストが高圧水銀灯ｇ線（４３６ｎｍ）に感度を有するもの、或いは、露光光が、高圧水銀灯ｉ線（３６５ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストが高圧水銀灯ｉ線（３６５ｎｍ）に感度を有するもの、ＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストがＫｒＦエキシマレーザー光（２４８ｎｍ）に感度を有するもの、或いはＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）であり、当該フォトリソグラフィで用いるレジストがＡｒＦエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）に感度を有するものが、代表例である。
【００１９】
前記印刷法が、インクジェット法、マイクロディスペンス法、及び転写法などが代表的な例である。本発明の目的に、諸部分の形成に、これらの内の少なくとも一つを用いるのが、実際的である。
【００２０】
次に、本発明の代表的の工程例を例示する。第１は、次の通りである。即ち、透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極を少なくとも覆ってゲート絶縁膜を形成する工程、少なくともチャネル領域に対応する領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程、前記透光性基板側より露光する工程、前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程、前記現像後残存するフォトレジスト膜を少なくとも覆って、電極材料層を形成する工程、前記現像後残存するフォトレジスト膜を除去する工程、チャネル部を形成する為の有機半導体層を形成しする工程、を有する。
【００２１】
第２は次の通りである。即ち、透光性基板上部に不透光性のゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成する工程、少なくともチャネル領域に対応するの領域を含んで有機半導体層を形成する工程、前記有機半導体層上に、少なくともチャネル領域に対応するの領域を含んでフォトレジスト膜を形成する工程、前記透光性基板側より露光する工程、前記露光後、前記フォトレジスト膜を現像する工程、前記現像後残存するフォトレジスト膜を少なくとも覆って、電極材料層を形成する工程、を有することを特徴とするものである。
【００２２】
次に、本発明に使用する具体的材料等につき説明する。
【００２３】
前記透光性基板の代表例は、珪素化合物或いは有機化合物である。更に、透光性基板の具体例を例示すれば、ガラス板や、フレキシブルな樹脂製シートいわゆるプラスチックフィルムである。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエテールスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリカーボネイト、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等を例としてあげることが出来る。プラスチックフィルムはフレキシブルに曲がる特徴を有する。装置のフレキシブルな特徴を要請される各種応用に有利である。
【００２４】
上記導電性材料としては、超微粒子、錯体、高分子の形態をとり、溶媒中に分散して液体材料を形成できる金属、金属酸化物、または導電性高分子材料からなるインクである。
【００２５】
上記透光性絶縁膜材料としては、有機絶縁高分子類であり、ポリイミド誘導体、ベンゾシクロブテン誘導体、フォトアクリル誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、ポリエステル誘導体、ポリカーボネイト誘導体、ポリエステル誘導体、ポリ酢酸ビニル誘導体、ポリウレタン誘導体、ポリスルフォン誘導体、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などを例としてあげることが出来る。
【００２６】
上記有機半導体材料としては、ペンタセンなどのポリアセン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリエチレンビニレン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリイソチアナフテン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリアズレン誘導体、ポリピレン誘導体、ポリカルバゾール誘導体、ポリセレノフェン誘導体、ポリベンゾフラン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリインドール誘導体、ポリピリダジン誘導体、金属フタロシアニン誘導体、フラーレン誘導体、また、これらの繰り返し単位を2種類以上混合したポリマーもしくはオリゴマーなど例としてあげることが出来る。又、必要に応じてこれらの有機半導体材料にドーピング処理を施しても良い。また、有機半導体トランジスタ性能を向上させるために、有機半導体を印刷する以前の工程により、有機半導体と基板の接着面に表面処理を施しても良い。
【００２７】
リフトオフ工程で用いるレジスト剥離液は、各レジスト専用の剥離液を用いてもよいし、レジストが可溶な有機溶剤を用いてもよい、又、アルカリ水溶液現像型レジストの場合には、アルカリ水溶液の高濃度溶液を用いても良い。このときの、アルカリ濃度としては５重量％から５０重量％を用いる。最適濃度は、１０重量％から２０重量％である。このような有機溶媒としては、メチルアミルケトン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールー１−モノメチルエーテルー２−アセタート等のレジスト溶剤や、アセトン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、トルエン、クロロホルムなどが使用できる。アルカリ水溶液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、テトラ−ｎ−メチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラ−ｎ−エチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラ−ｎ−プロピルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液などが使用できる。
【００２８】
次に、本発明の幾つかの実施例について具体的に説明する。本実施例において、使用したインクジェット印刷装置は、位置精度、描画線幅最小値共に２０μｍであったため、ゲート電極線幅は２０μｍとした。
【００２９】
（実施例１）
図１から図９は、本例の製造工程順に示した装置の平面図及び断面図である。各図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は図の（ａ）における線ＡＡ’での断面図である。以下、本願明細書における製造工程順に示した装置の上面図及び断面図では、各図の（ａ）を上面図、（ｂ）を断面図で示した。
【００３０】
透光性基板１として有機化合物であるポリエチレンテレフタレートを用い、インクジェット印刷法により金ナノ微粒子をクロロホルム溶液に分散させたものをインクとして線幅２０μｍのゲート電極形状を印刷し、１２０℃５分間過熱し金ゲート電極２を形成した（上面図：図１の（ａ）、断面図：図１の（ｂ））。作成したゲート電極の高さは、約１０μｍであった。当該金ナノ微粒子の金属核の粒径は3.5nmであり、金属核の周りはブタンチオレートで覆っている。尚、図１の（ａ）の上面図における、金ゲート電極２は、Ｔ字型をし、且つ縦横の２つの部分に分けられたように描かれている。当該金ゲート電極２はこれらが一体としてゲート電極部を構成している。従って、Ｔ字型を一体として形成するか、少なくとも２つの部分で形成するかは任意であり、その製造方法にも適不適がある。本例のインクジェット印刷では、２つの部分に分けてスキャンして構成する方が適している。他方、例えば転写法などの場合は、Ｔ字型を一体として転写するのが得策である。以下の各上面図、例えば、図２の（ａ）、図３の（ａ）、図４の（ａ）、図５の（ａ）、図６の（ａ）（以下、全ての図番を例示しないが）などにおいても、同じ状況で、図面では２つの部分に分けられたように描かれている。
【００３１】
次に、ポリイミドの１０％Ｎ−メチルピロリドン溶液をインクジェット印刷法によりゲート絶縁膜形状を形成し、１５０℃２０分間熱処理を行いゲート絶縁膜３を必要部位に形成した(上面図：図２の（ａ）、断面図：図２（ｂ）)。ゲート絶縁膜３の膜厚は約１００ｎｍであった。又、位置ずれを考え、後から形成するソース／ドレイン電極の幅よりも２０μｍ大きめにパターニングした。その上からポジ型ｉ線用レジスト４をインクジェット法により印刷を行い、１２０℃５分熱処理を行った。印刷パタ−ンは、２０μｍの印刷ずれを考慮して、ゲート絶縁膜より３０μｍ大きく形成した。レジスト膜厚は、約２０μｍであった。熱処理後、基板裏面より高圧水銀灯光（ｉ線：３６５ｎｍ）５を用いて３０秒間露光を行った(上面図：図３の（ａ）、断面図：図３の（ｂ）)。その後、現像液により９０秒現像を行った。ゲート電極２直上にゲート電極と一致するレジストパタン６が形成された(上面図：図４の(ａ)、断面図：図４（ｂ）)。
【００３２】
次に、ゲート電極と同様の金ナノ微粒子クロロホルム溶液を用いてインクジェット印刷法にて、上記レジストパタン６をまたがるようにソース/ドレイン電極７を印刷し１２０℃５分間加熱処理した（上面図：図５の（ａ）、断面図：図５（ｂ））。この時、ソース／ドレイン電極（上部電極）７は、チャネル部の長さが１００μｍになるように形成した。上部電極の膜厚は０．５μｍであった。続いて、テトラヒドロフラン／アセトン＝１／１溶液に、図５（ａ）に示した基板を５分間浸漬し、レジストパタン６とともにゲート直上の上部電極をリフトオフし、ソース電極８とドレイン電極９を形成した（上面図：図６（ａ）、断面図：図６（ｂ））。形成したソース電極８／ドレイン電極９とゲート電極２の位置ずれは２０ｎｍと小さいものが形成された。次に、ゲート電極２直上のソース電極８とドレイン電極９の間に有機半導体（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２、５−ｄｉｙｌ）Ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ）のクロロホルム５％溶液を用いインクジェット印刷法によりチャネル部１０を印刷し、１００℃２分間熱処理を行った（上面図：図７（ａ）、断面図：図７（ｂ））。チャネル部１０の厚さは、１５μｍであった。
【００３３】
次にソース電極８、ゲート電極９有機半導体チャネル部１０を、覆い隠すように絶縁膜とパッシベーション膜を兼ねた膜１１をゲート絶縁膜３と同様の溶液を用いインクジェット印刷法・熱処理により形成した。この時、ソース電極８、ドレイン電極９からの配線用として印刷しない部分１２を形成しておく（上面図：図８（ａ）、断面図：図８（ｂ））。印刷しない部分１２は、それぞれソース電極８、ドレイン電極９の中心部に５０μｍ×５０μｍの四角形とした。膜１１の厚さは１０μｍであった。
【００３４】
最後にソース電極８からの配線１３、ドレイン電極９からの配線１４をゲート電極２形成と同様の手順により形成した（上面図：図９（ａ）、断面図：図９（ｂ））。配線１３、配線１４の膜厚は１５μｍであった。
【００３５】
このトランジスタの移動度を求めたところ０．６１ｃｍ２／Ｖｓとなった。この値は、上下部両電極相互の位置ずれないと考えられる有機薄膜トランジスタの特性である。
【００３６】
前記絶縁膜３、レジスト層４、有機半導体層１０の形成は、回転塗布によっても実施することが出来る。回転塗布法による有機薄膜トランジスタの移動度は同等であった。しかし、前述の印刷法は、回転塗布によって形成した場合と比較し、それぞれ溶液の使用量に無駄がなく有利である。
【００３７】
又、絶縁膜１１の形成は、回転塗布によっても実施することが出来る。回転塗布法による有機薄膜トランジスタの移動度は同等であった。しかし、前述の印刷法は、回転塗布によって形成した場合と比較し、それぞれ溶液の使用量に無駄がなく有利である。更に、印刷法は、コンタクトホール１２形成においても、フォトリソグラフィ、エッチング工程等、工程数の増大は無く、量産時に有利である。
【００３８】
前記上部電極形成（上面図：図５（ａ）、断面図：図５（ｂ））において、金属ナノ微粒子を印刷する代わりに、ステンシルマスクを用いスパッタ蒸着により金電極７を形成することが出来る。その結果、ゲート電極２とソース電極８、ドレイン電極９の位置ずれは２０ｎｍと良好であった。しかし、前述の印刷法は、ステンシルマスクの位置合わせのずれが生ずる心配は無く、量産時に、工程数、コストの面から有利である。
【００３９】
また、金属ナノ微粒子を印刷する代わりに、基板全面に対して電極となる導電膜を形成し、その後、不要な領域の導電膜を除去することにより前記上部電極を形成することも可能である。しかし、不要な領域の導電膜を除去するために、マスクを必要とするフォトリソグラフィ工程を行う必要があるので、工程数、コストが増加してしまう。しかし、前述の印刷法では、任意の領域に電極を形成することができるので、位置合わせずれが生じることなく、ソース電極８、ドレイン電極９のパタンを形成することができる。
【００４０】
図６(ａ)、図６(ｂ)での工程の当該リフトオフ時の溶剤としてテトラヒドロフラン/アセトンの１／１溶液が好ましい。アセトンのみの場合のリフトオフ時間がかかる点、テトラヒドロフランのみを用いた場合の電極はがれなどの、量産的観点での難点が無い。
【００４１】
（実施例２）
本例は、実施例１と同様の方法により有機半導体トランジスタを２個（３０、３１）形成した例である。図１０、図１１に本例の上面図及び断面図を示す。各トランジスタの形成方法は前述の実施例１と同様であるが、本例の構成は、各トランジスタの形成後、一方の第１のトランジスタ３０のドレイン電極２０と他方のトランジスタ３１の第２のゲート電極２を配線２２により結線している。図１０の（ａ）に上面図、図１０の（ｂ）に図１０の（ａ）でのＡＡ’断面での断面図を示す。
【００４２】
更に、図１１には、前記第２のトランジスタからの配線をもって、第３のトランジスタの第３のゲート電極２５に接続した例である。図１１の（ａ）は上面図、図１１の（ｂ）は図１０の（ａ）でのＡＡ’断面での断面図を示す。図１０の（ａ）のデバイスに、絶縁膜２３を、実施例１の膜１１と同様の手順により配線２２上に形成する。その絶縁膜２３上に、配線２４を形成する。そして、配線２４は第３のゲート電極２５と接続される。
【００４３】
（実施例３）
実施例１において、ソース電極８とドレイン電極９形成時に、同時に各々の電極からの配線を形成する例を示す。
【００４４】
実施例１と同様な手順によりゲート電極２、ゲート絶縁膜３、レジストパタン６を形成する（上面図：図１２の(ａ)、断面図：図１２（ｂ））。次に実施例１と同様な方法、同様な金なの微粒子溶液により、上部電極７をインクジェット印刷し熱処理を行う。この時、同時に上部電極７からの配線用パタン３２も同時にインクジェット印刷する（上面図：図１３の（ａ）、断面図：図１３（ｂ））。配線用パタン３２は、線幅２０μｍとした。その後、実施例１と同様な方法により、ゲート電極２直上のレジスト６と上部電極７の一部をリフトオフする（上面図：図１４（ａ）、断面図：図１４（ｂ））。
【００４５】
次に、実施例１と同様な方法で、同様な有機半導体を用いてチャネル部１０を形成した（上面図：１５(ａ)、断面図：図１５（ｂ））。次に、絶縁膜１１を実施例１と同様な方法で形成した（上面図：図１６（ａ）、断面図：図１６（ｂ））。
【００４６】
このトランジスタの移動度を求めたところ、０．６２ｃｍ２／Ｖｓとなった。各部位の位置ずれなく作製した有機薄膜トランジスタと比較し同等の結果が得られる。又、実施例１と比較して同等の移動度の有機薄膜トランジスタが、１工程少なく形成することが出来る。
【００４７】
（実施例４）
実施例１〜３は、ソース電極８、ドレイン電極９形成後に有機半導体膜１０を形成した。本実施例は、ソース電極８、ドレイン電極９形成前に有機半導体膜１０を形成する例である。
【００４８】
基本的な製造工程は実施例１と同様である。透光性基板１上にゲート電極２を形成し（上面図：図１７(ａ)、断面図：図１７（ｂ））、ゲート絶縁膜３を形成する（上面図：図１８（ａ）、断面図：図１８（ｂ））。次に、有機半導体溶液を用いて、ゲート絶縁膜３よりも小さく有機半導体膜１０を形成する（上面図：図１９の（ａ）、断面図：図１９（ｂ））。有機半導体膜１０の膜厚は１５μｍであった。
【００４９】
次に、レジスト４を形成し、裏面より露光を行った（上面図：図２０(ａ)、断面図：図２０（ｂ））。次に、レジスト層の現像を行いレジストパタン６を形成した（上面図：図２１（ａ）、断面図：図２２（ｂ））。その後、電極７を形成し、同時に実施例４同様に配線３２も作成した（上面図：図２２の（ａ）、断面図：図２２（ｂ））。絶縁膜１１を形成してトランジスタが完成する（上面図：図２３（ａ）、断面図：図２３（ｂ））。
【００５０】
このトランジスタの移動度を計測したところ０．６６ｃｍ２／Ｖｓとなった。印刷工程のみで作製した有機薄膜トランジスタの性能は、各部位の位置ずれなく作製した有機薄膜トランジスタと比較し同等の結果が得られた。更に、実施例１と比較して、２工程少なく形成することが出来る。
【００５１】
本例においても、勿論、絶縁膜１１の形成前に、レジストパタン６を剥離することも可能である。しかし、レジストパタン６を残存させた前述の工程の方が、有機半導体層１０の劣化がなく好ましい。
【００５２】
上記実施例１〜４は、コスト及び性能の両面で特に高性能であった代表的な諸例を示した。以下に、その他上記実施例の材料の変更等を行った諸例を説明する。
【００５３】
＜基板について＞実施例１における透光性基板を珪素化合物であるガラス基板とする以外は、全て実施例１と同様に行い有機薄膜トランジスタを形成した。このトランジスタの移動度は、プラスチック基板と同等な０．６０ｃｍ２／Ｖｓであった。
【００５４】
＜導電性材料について＞実施例１における金ナノ微粒子を銀ナノ微粒子に代える以外はすべて実施例１と同様に行いトランジスタを形成した。このトランジスタの移動度は０．５５ｃｍ２／Ｖｓであった。白金ナノ微粒子を用いた場合、移動度は０．６１ｃｍ２／Ｖｓ、銅ナノ微粒子の場合、移動度は０．６２ｃｍ２／Ｖｓとなり、金ナノ微粒子使用時と同等の性能となった。前記各種材料において、例えば金と銀の仕事関数の差による特性上の差異はあるが、十分本願発明の目的を達成することが出来る。これらの材料中、金ナノ微粒子は、性能上、或いは合成の容易さ、コスト、更には保存安定性の諸側面から、最も有利な材料である。
【００５５】
＜有機半導体材料について＞実施例１の金ナノ微粒子溶液を、例えばエメラルディン塩をドープしたポリアニリン溶液に代える以外はすべて実施例１と同様に行い、トランジスタを形成した。このトランジスタの移動度は０．５５ｃｍ２／Ｖｓであった。こうした例も、十分本願発明の目的を達することが出来た。
【００５６】
又、実施例１の有機半導体Ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）/ｐｏｌｙ（ｓ，３−ｄｉｈｙｄｒｏｔｈｉｅｎｏ−［３，４−ｂ］−１，４−ｄｉｏｘｉｎ）の１．３ｗｔ％水溶液を用いてトランジスタを形成した。このトランジスタの移動度は０．４５ｃｍ２／Ｖｓであった。この例はコスト的には若干有利である。
【００５７】
＜絶縁膜について＞実施例１の絶縁膜をエポキシ化ポリブタジエンの０．５％キシレン溶液を用いた場合、移動度は０．６１ｃｍ２／Ｖｓであった。この値は、実施例１の値とほぼ同等である。本例は、コスト的には若干有利である。
【００５８】
又、絶縁膜をポリヒドロキシスチレンの２％メチルアミルケトン溶液を用いた場合の移動度は０．５５ｃｍ２／Ｖｓであり、本発明の目的を達することが出来る。本例のポリヒドロキシスチレンは安価であり、安全溶剤のメチルアミルケトンが使用できるメリットがある。
【００５９】
＜レジストについて＞実施例１のｉ線レジスト４をｇ線レジストに変更し、露光光５を高圧水銀灯ｇ線に変更した以外はすべて実施例１と同様に行いトランジスタを形成した。その結果、ゲート電極２とソース電極８、ドレイン電極９の位置ずれは４０ｎｍ程度であり、本願発明の目的は達することが出来る。又、実施例１のｉ線レジスト４をＫｒＦレジストに変更し、露光光５をＫｒＦエキシマレーザー光に変更した場合、ゲート電極２とソース電極８、ドレイン電極９の位置ずれが１８ｎｍとなり、移動度が０．６４ｃｍ２／Ｖｓと、実施例１と同等の結果を得た。又、実施例１のｉ線レジスト４をＡｒＦレジストに変更し、露光光５をＡｒＦエキシマレーザー光に変更した場合、ゲート電極２とソース電極８、ドレイン電極９の位置ずれが１８ｎｍとなり、移動度が０．６４ｃｍ２／Ｖｓと実施例１と同等の結果を得た。
【００６０】
以上、上述した諸材料のいくつかの例を具体的に説明した。
【００６１】
以上、本願発明を詳細に説明した。本発明によれば、有機半導体製造工程において、（１）印刷法により必要面積に必要材料を描き、（２）下部電極と上部電極の位置合わせの必要な部位は、下部電極自身をフォトマスクに利用して、フォトリソグラフィ工程により、上部電極を自己整合して位置合せして作成する。この為、印刷法を用いて、絶縁膜を介して下部電極と上部電極が正確に位置合せされた電極基板を形成できる。本発明の印刷法を用いれば最小限の面積に必要材料を用いるだけですみ、加えてフォトマスクが必要なく、スルーホール作成などのエッチング工程などが必要ない。従って、製造コストが大幅に削減できる。
【００６２】
本発明においては、すべての工程が低温形成できるため、基板がプラスチックなどのフレキシブルで、熱によって変形しえる熱可塑性を有する材質で形成されている場合にも、上部配線／電極を下部電極に対して自己整合して形成できる。このような基板を用いたフレキシブルな電子ペーパーのようなディスプレイを作る基板に好適である。
【００６３】
（比較例１）
本願発明の製造方法の特徴をより明確に理解されるように、比較例として、これまでの代表的な有機薄膜トランジスタの製造方法を例示する。図２４の（a）に本例の上面図、図２４の（ｂ）に断面図を示す。シリコン基板１５上に、フォトリソグラフィ工程を用いてアルミゲート電極１６を形成し、ゲート絶縁膜として２００ｎｍの厚さの酸化シリコン層１７を形成した。更に、その上面に、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィとリフトオフによって、ゲート電極１６と位置合わせされたソース電極１８とドレイン電極１９を形成した。基板１５に有機半導体であるポリ（３−ヘキシルチオフェン−２,５−ジイル）Ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒのクロロホルム５％溶液を１０００ｒｐｍ、６０秒間の回転塗布法及び１００℃２分間の加熱処理により膜を形成し、有機薄膜トランジスタを形成する。比較例では、予め形成されたゲート電極１６に位置合わせして、ソース電極１８、ドレイン電極１９を、改めてのフォトリソグフィーの工程を用いて形成している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例１のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例２のトランジスタを有する半導体装置の製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２のトランジスタを有する半導体装置の製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例３のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例３のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例３のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例３のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施例４のトランジスタの製造工程順に示した平面図及び断面図である。
【図２４】図２４は、比較例を示すトランジスタの構造を示した平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…基板、２…下部電極、ゲート配線／電極、３…ゲート絶縁膜、４…レジスト、５…露光光、６…レジストパタン、７…上部電極、８…上部電極、ソース電極、９…上部電極、ドレイン電極、１０…有機半導体、１１…絶縁膜、１２…配線用スルーホール、１３…配線、１４…配線、１５…シリコン基板、１６…ゲート電極、１７…ゲート絶縁膜、１８…ソース電極、１９…ドレイン電極、２０…ソース電極、ドレイン電極、２１…ゲート電極、２２…配線、２３…絶縁膜、２４…配線、２５…ゲート電極、３０…トランジスタ、３１…トランジスタ、３２…配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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